Eine Fettsäure ist eine Carbonsäure (-C(=O)OH) mit einem langen unverzweigten Kohlenwasserstoffschwanz. Sie wird in der organischen Chemie und Biochemie untersucht.

Fettsäuren sind wichtige Quellen für Körperkraftstoffe. Wenn sie verstoffwechselt werden, ergeben sie große Mengen an ATP. Viele Zelltypen können zu diesem Zweck entweder Glukose oder Fettsäuren verwenden. Vor allem Herz- und Skelettmuskel bevorzugen Fettsäuren.

Fettsäuren können entweder gesättigt oder ungesättigt sein. Ungesättigte Verbindungen haben reaktive Doppelbindungen, gesättigte nicht.

Fettsäuren sind aliphatische Monocarbonsäuren, die von einem tierischen oder pflanzlichen Fett, Öl oder Wachs abgeleitet oder darin enthalten sind. Natürliche Fettsäuren haben üblicherweise eine Kette von vier bis 28 Kohlenstoffatomen (gewöhnlich unverzweigt und geradzahlig), die gesättigt oder ungesättigt sein kann. Dazu gehört auch Essigsäure, obwohl diese normalerweise nicht als Fettsäure (nicht als Lipid) betrachtet wird.

Die Mischung von Fettsäuren in der Haut von Säugetieren, zusammen mit Milchsäure und Brenztraubensäure, sind charakteristisch. Sie ermöglichen es Tieren mit einem scharfen Geruchssinn, Individuen zu identifizieren.